Антибиотики

Термин «антибиотик» был впервые предложен С. А. Вакс-маном (США). Под этим термином он подразумевал вещества, образуемые микроорганизмами и обладающие антимикробным действием (от лат. «анти»- противо и «биос» - жизнь), т. е. действующие против основных жизненных свойств микробов. В дальнейшем вещества, обладающие антибиотическими свой­ствами, были обнаружены в растениях - фитонциды (В. П. То-кин), крови человека и животных - эритрин (Л. А. Зильбер в Л. М. Якобсон) и других природных источниках. В связи с этим понятие «антибиотик» расширилось, и в настоящее время под антибиотиками следует понимать специфические продукты жиз­недеятельности, обладающие высокой физиологической актив­ностью по отношению к определенным группам микроорганиз­мов (вирусам, бактериям, актиномицетам, грибам, водорослям, протозоа) или к злокачественным опухолям, избирательно за­держивая их рост или полностью подавляя развитие.

Начало развития наукн об антибиотиках относится к 40-м годам нашего столетия, когда было открыто сильное химиоте-рапевтическое средство против бактериальных инфекций - пе­нициллин.

В результате большой работы советских ученых и медицин­ской промышленности СССР в сравнительно короткое время было организовано производство всех важнейших антибиоти­ков, имеющих значение для медицинской практики.

Работа по изысканию антибиотиков требует тесного сотруд­ничества микробиологов (изыскание продуцентов новых анти­биотиков), химиков (выделение активно действующих веществ из культуральнои жидкости продуцентов), химиотерапевтов, фармакологов, гистологов, испытывающих лечебное действие новых антибиотиков в опытах на животных.

В этом комплексе необходимо также участие инженеров и технологов, располагающих специальным оборудованием, необ­ходимым для получения образцов новых антибиотиков в коли­чествах, требуемых для дальнейшего изучения.

Для успешной работы в этом направлении в нашей стране были созданы специализированные научные институты: НИИ по изысканию новых антибиотиков АМН СССР, Ленинградский НИИ антибиотиков; Всесоюзный НИИ антибиотиков Мини­стерства медицинской промышленности СССР, и др.

Развитие отечественной науки об антибиотиках (изыска­ние, установление строения, разработка производственных ме­тодов получения) связано с именами крупнейших советских ученых: 3. В. Ермольевой, М. М. Шемякина, Г. Ф. Гаузе, М. Т. Бражниковой, А. С. Хохлова, С. М. Навашина и многих других, плодотворно работающих и по настоящее время.

Известно уже около 3000 антибиотических веществ, из кото­рых химиотерапевтическим действием обладает около 300.

По своей химической природе антибиотики представляют органические соединения, относящиеся к самым различным классам соединений.

Антибиотики, в отличие от других продуктов жизнедеятель­ности, имеют два характерных свойства:

1) проявляют высокую биологическую активность по отно­шению к чувствительным к ним организмам. Даже в очень не­больших концентрациях они проявляют высокое физиологичес­кое действие, например пенициллин оказывает бактерицидное-действие в отношении чувствительных к нему бактерий в кон­центрации 0,000001 г/мл;

2) обладают избирательностью действия. Каждый антибио­тик проявляет свое действие лишь по отношению к отдельным,. вполне определенным организмам или к группам организмов, не проявляя при этом заметного действия на другие формы микроорганизмов. Например, пенициллин задерживает разви­тие лишь некоторых грамположительных бактерий (кокков,. стрептококков и др.) и не оказывает действия на грамотрица-тельные бактерии, грибы или другие группы микроорганизмов. Таким образом, каждый антибиотик характеризуется своим специфическим, антимикробным спектром действия.

Производственное получение антибиотиков, как правило, осуществляется путем биосинтеза и имеет много об­щих стадий, основными из которых являются: подбор высоко­производительных штаммов и питательных сред; процесс био­синтеза; выделение антибиотика из культуральнои жидкости ж его очистка.

Интенсивность биосинтеза того или другого антибиотика! зависит в первую очередь от свойств штамма продуцента. При­родные штаммы в большинстве своем малоактивны и не мо­гут использоваться для промышленных целей. Поэтому после-отбора наиболее активного природного штамма продуцента ан­тибиотика для повышения его продуктивности применяют раз­личные приемы и методы, основанные на законах генетики.

Большое значение для биосинтеза антибиотика имеет под­бор рационального состава питательных сред, которые опреде­ляются в соответствии со штаммом продуцента. У каждого-штамма потребность в источниках питания неодинакова, поэто­му состав питательных сред не может быть постоянным для всех продуцентов.

В настоящее время для промышленного получения всех ан­тибиотиков применяют исключительно «глубинный» метод. Эта значит, что мицелий растет во всей массе среды, а не только на; ее поверхности, что достигается путем непрерывного энергич­ного перемешивания и аэрации (продувания воздухом) всей" массы среды. Применяемый для аэрации воздух должен быть стерильным и раздробленным на очень мелкие пузырьки, что-

■бы кислород мог хорошо растворяться в среде и усваиваться микроорганизмами.

Методы выделения и очистки антибиотиков весьма разнооб­разны и определяются химической природой антибиотика. В ос­новном используются ионообменная хроматография и другие «современные физико-химические методы.

Методы анализа. Для качественной идентификации ан­тибиотиков, в отличие от ряда групп природных соединений (алкалоиды, гликозиды), не существует общих, групповых реак­ций. В основу качественной характеристики антибиотиков по­ложена индивидуальность их химической структуры, характер ■функциональных групп, в зависимости от которых антибиоти­ки дают те или другие реакции, преимущественно цветные.

Для идентификации антибиотиков в настоящее время ши­роко используется спектральная характеристика.

Для количественного определения антибиотиков использу­ются различные методы: биологические, химические, физико-хи­мические.

Биологические методы основаны на непосредственном био­логическом действии антибиотика на применяемый тест-микро­организм, чувствительный к данному антибиотику.

Из биологических методов количественного определения ан­тибиотиков наибольшее распространение получил метод диф­фузии в агар с турбидиметрическим определением, основан­ным на измерении концентрации клеток тест-микроба, образую­щих определенную оптическую плотность среды (мутность) в ^результате их роста в присутствии небольшого количества ан­тибиотиков.

Недостатками биологических методов контроля являются затраты большого количества времени на анализ, а также за­висимость точности результатов анализа от многих внешних •факторов.

В последние годы широкое распространение для количест­венного определения антибиотиков получили химические и фи­зико-химические методы, из которых наибольшее применение имеют фотоколориметрический и спектрофотометрический мето­ды. Последние основаны на использовании определенных свойств антибиотиков: цветные реакции, появление или исчезно­вение характерных полос в УФ- или ИК-областях спектра под воздействием различных реагентов (кислот, щелочей и др.).

Классификация. Многообразие уже изученных антибио­тиков, сильно различающихся между собой по биологическим, физическим и химическим свойствам приводит к необходимо-•сти классификации антибиотиков. Однако до сих пор нет обще­принятой точки зрения по этому вопросу, и подходы к класси­фикации антибиотиков пока что определяются главным обра­зом профессиональными интересами ученых. Биологи, занимаю-.щиеся изучением продуцентов антибиотических веществ и усло­виями образования их, считают наиболее приемлемой биологи­ей

ческую классификацию, основанную на принципе биологическо­го происхождения антибиотиков. Химики, изучающие строение молекул антибиотиков и разрабатывающие пути их химичес­кого синтеза, считают наиболее целесообразной химическую классификацию, основанную на химическом строении антибио­тиков.

Поэтому в литературе преобладают два основных типа клас­сификации- биологическая и химическая.

В соответствии с химической классификацией, предложенной* М. М. Шемякиным, А. С. Хохловым и другими (1961), и учиты­вая более поздние данные, известные в настоящее время анти­биотики можно объединить в следующие группы: антибиотики ациклического ряда - жирные кислоты, ацетилены, полиены,. серу- и азотсодержащие соединения; антибиотики алицикличе-ского ряда - производные циклопентана (саркомицин и др.), циклогексана и циклогептана, тетрациклины (близкие между собой соединения, в основе которых лежит структура тетрацик­лина); антибиотики ароматического ряда (хлоромицетин и др.); антибиотики гетероциклического ряда (пенициллин и др.); ан-тибиотики-макролиды (эритромицин и др.); аминогликозидные-антибиотики (стрептомицины, неомицины и др.); антибиотики-полипептиды (грамицидины, полимиксины и др.).

28.06.2015